[發明專利]一種基于鎖相環技術的電網頻率檢測方法

無效

• 申請號: 201010275917.4
• 申請日: 2010-09-08
• 公開（公告）號: CN102136716A
• 公開（公告）日: 2011-07-27
• 發明（設計）人: 黃建明;楊宇;吳春華
• 申請（專利權）人: 上海巖芯電子科技有限公司
• 主分類號: H02H3/20
• 分類號: H02H3/20;H02H3/24;G01R23/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種基于鎖相環技術的電網頻率檢測方法，屬于新能源發電控制系統的技術領域。

背景技術

并網逆變器技術的相關國家標準規定：逆變器交流輸出端頻率的允許偏差為±0.5Hz，電網額定頻率為50Hz。當逆變器交流輸出端電壓的頻率超出這個頻率范圍時，逆變器應在0.2s內停止向電網供電。這就要求逆變器能夠在50Hz的頻率點附近能夠精確且快速地檢測到頻率的微小變化。

目前常用的電網頻率檢測方法通過檢測電網電壓兩個過零點之間的時間并由此計算得到當前的電網頻率，可以采用硬件過零點檢測法或者由鎖相環檢測電網電壓零點，其中鎖相環(Phase?Lock?Loop，PLL)技術是較常用的電網角度檢測方法。但是，當電網頻率變化0.1Hz時(如由50.5Hz變化到50.6Hz)，電網周期的時間差值僅為39us，而硬件過零點檢測法通常需要在電網電壓過零處使用過零滯環比較器，常規的軟件鎖相環算法每一個采樣周期的間隔通常要在50us至100us，因此，采用常規的過零點頻率檢測法誤差較大，較難做到精確且快速實現電網電壓過欠頻的保護。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于鎖相環技術的電網頻率檢測方法，使用軟件鎖相環的算法跟蹤電網角度，在鎖相環每個調節周期記錄下鎖相環環節調整的角度，將此角度在一個電網周期內累加得到一個電網周期內的調整角度值θ₀，通過θ₀和當前的鎖相環采樣頻率f_s計算得到當前的電網頻率f_grid。根據上訴的發明構思，本發明采用下述技術方案：

一種基于鎖相環技術的電網頻率檢測方法，控制步驟如下：

(1)鎖相環在一個電網周期內的采樣次數為N次，采樣頻率為f_s，當電網頻率有變化時調節采樣頻率f_s，使一個電網周期內的采樣次數固定為N次，其中N可以選擇為256；

(2)采樣電網電壓U_gsinθ以及電網電壓的余弦值U_gcosθ，計算其中θ為電網電壓實際角度，U_g為電網電壓峰值，為鎖相環跟蹤的電網電壓角度；

(3)將U_q作為PI調節器的輸入，PI調節器的輸出為跟蹤角度誤差Δθ_i，計算鎖相環跟蹤的電網電壓角度每隔一個電網周期將N次鎖相環跟蹤角度誤差累加，得到一個電網周期內的鎖相環頻率誤差角度總和

(4)由θ₀、N和f_s每隔一個電網周期計算當前的電網頻率f_grid，其中如果f_grid超過允許范圍，系統停機報錯；否者調節f_s＝f_grid*N，使一個電網周期中采用次數固定為N。

上述的一種基于鎖相環技術的電網頻率檢測方法，所述步驟(2)中的電網電壓U_gsinθ由實際電網電壓經調理電路調理后采樣獲得；電網電壓的余弦值U_gcosθ由實際電網電壓經移相電路移相90度，并由調理電路調理后采樣獲得，或者將電網電壓U_gsinθ的采樣值存儲在內存中，通過超前90度查表獲得。

本發明具有如下顯著優點：本發明涉及的算法能夠根據鎖相環誤差調節鎖相環采樣頻率f_s，從而提高鎖相環跟蹤性能并精確檢測電網頻率的變化，實現電網過欠頻保護。本發明適用于各種并網逆變器的電網頻率檢測，具有檢測速度快、穩定性好、算法簡單等特點。

附圖說明

圖1是本發明的基于鎖相環技術的電網頻率檢測方法控制框圖。

圖2是本發明的系統控制流程圖。

圖3是本發明的鎖相環跟蹤波形示意圖。

具體實施方式

本發明的優選實施例結合附圖詳述如下：

一種基于鎖相環技術的電網頻率檢測方法，其控制步驟所下：